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1、X射线元素分析的实际应用摘要：油气勘探层系之一，火成岩的多期喷发以及平面上发育的不稳定性给现场岩性识别带来很大的困难，为提高火成岩段现场岩性识别的准确性，利用X射线元素录井对元素变化的敏感性，采用元素交会法准确识别火成岩与碎屑岩，并形成三曲线交会直观识别方法、计算机定量识别方法等，识别方法简单、准确。关键词：火成岩X射线岩性识别界面确定引言查干凹陷中生界白垩系下统的苏红图组火成岩广泛分布，主要为基性喷出岩，苏红图组的苏二下段有两期火山喷发，第一期分布广泛，沉积厚度在95-675m之间。苏一段存在六期火山喷
2、发，沉积范围和厚度变化很快。多期火山喷发、火成岩纵横向发育的不稳定性，再加上薄层的存在掉块的影响以及岩屑颗粒的细小造成岩性识别的困难，X射线录井技术可以在粉碎条件下从元素变化的角度识别岩性的变化，为解决这一难题提供了新的技术手段。X射线元素分析是近几年发展起来的录井技术，它分析岩石中12种主要造岩元素的相对百分含量，对于岩性识别效果较好，已应用到华北油田、新疆、延长、江汉、冀东、胜利、普光等多个油气田。1.1X射线产生原理如图1所示,X射线产生的基本原理是以由阴极发射并在管电压作用下向靶材(阳极)高速运动
3、的电子流为激发源,致靶材发射辐射,该辐射即为X射线.5图一X射线产生原理1.2X射线衍射的基本原理由于X射线是波长在100A~0.01A之间的一种电磁辐射,常用的X射线波长约在2.5A~0.5A之间,与晶体中的原子间距(1A)数量级相同,因此可以用晶体作为X射线的天然衍射光栅,这就使得用X射线衍射进行晶体结构分析成为可能.当X射线沿某方向入射某一晶体的时候,晶体中每个原子的核外电子产生的相干波彼此发生干涉.当每两个相邻波源在某一方向的光程差(Δ)等于波长λ的整数倍时,它们的波峰与波峰将互相叠加而得到最大限
4、度的加强,这种波的加强叫做衍射,相应的方向叫做衍射方向,在衍射方向前进的波叫做衍射波.λ=0的衍射叫零级衍射,Δ=λ的衍射叫一级衍射,λ=nλ的衍射叫n级衍射.n不同,衍射方向也不同.在晶体的点阵结构中,具有周期性排列的原子或电子散射的次生X射线间相互干涉的结果,决定了X射线在晶体中衍射的方向,所以通过对衍射方向的测定,可以得到晶体的点阵结构、晶胞大小和形状等信息[3]晶体结构=点阵+结构基元,点阵又包括直线点阵,平面点阵和空间点阵.空间点阵可以看成是互不平行的三组直线点阵的组合,也可以看作是由互相平行且
5、间距相等的一系列平面点阵所组成.劳厄和布拉格就是分别从这两个角度出发,研究衍射方向与晶胞参数之间的关系,从而提出了著名的劳厄方程和布拉格方程.。52X射线元素录井火成岩识别方法研究火成岩的主要矿物成分为辉石、角闪石和斜长石，辉石和角闪石等含铁矿物的大量存在（其分子式⑵如下），使火成岩中Fe元素的相对含量明显增加，也造成K元素含量的相对减少，另外，国内其它火山岩研究证明，火山岩中含有丰富的Ba元素。普通辉石：（Na，Ca）(Mg，Fe+2Al+3，Fe+3)〔（Si，Al）2O6〕普通角闪石：CaNa（Mg
6、，Fe）4（Al，Fe）〔（Si，Al）4O11〕〔OH〕2本次从M5、M10、M12、L1等4口井取岩屑样品180包做X射线元素分析，分析井段280m，研究范围包括火成岩与碎屑岩岩性的识别，火成岩顶、底界面确定。2.1元素交会法为准确确定地层岩性，薄片鉴定45个，应用4口井171包岩屑的X射线元素数据制作火成岩与沉积岩X射线元素交会图，在Fe-K和Ba-Fe交会图上铁、钾、钡元素含量对识别火成岩和碎屑岩效果明显，火成岩铁、钡含量都较高，铁含量一般在20%以上（21-26%），钡含量在3.2%以上，沉积岩
7、铁元素含量一般在20%以下（14-19%），钡含量在4%以下，X射线元素分析说明火成岩相对沉积岩地层K含量较低，一般在8%以下。22曲线交会法利用Ba-Fe和Fe-K交会图上三参数与岩性间的关系，以Ba的分布区间为基础，对其它两条曲线进行刻度，根据刻度后三条曲线的交会情况，对火成岩和沉积岩进行直观识别，例如：Ba含量分布区间为2-5%，对应的Fe分布区间为30%-0%（y1=-10x1+50），K分布区间为12.6%-0%（y2=0.42x2）。按照固定区间值火成岩段与沉积岩段三条曲线的分布特征为：火成岩
8、：三曲线明显分离，从左到右顺序依次是Fe、K、Ba；沉积岩：三曲线分离，从左到右顺序依次是Ba、K、Fe；如果沉积岩中含有岩浆岩砾石，或者胶结物中有大量的火山碎屑（例如：玄武质泥岩），三曲线重叠或者比较靠近。23计算机定量自动化识别。为实现计算机对火成岩段岩性的自动解释，利用Ba-Fe交会图的定量解释结果，对Ba-Fe解释图版程序化：当Fe-(50-10×Ba)≥0为火成岩，5Fe-(50-10×Ba)﹤0为沉积岩。该方法的回
